DE102011053757A1 - Method for generating and handling applications for components of a control system - Google Patents

Method for generating and handling applications for components of a control system Download PDF

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DE102011053757A1
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Siegfried Ralf Neubert
Karl-Heinz Wenzel
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Schneider Electric Automation GmbH
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Schneider Electric Automation GmbH
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0426—Programming the control sequence
    • G—PHYSICS
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    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F8/00—Arrangements for software engineering
    • G06F8/30—Creation or generation of source code

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Generierung und Handhabung von Komponenten-Applikationen (CA1, CA2, CA3) für physische Komponenten (C1, C2, C3) wie programmierbare Steuerung (Programmable Logic Control (PLC)), Mensch-Maschine-Interface (Human-Machine-Interface (HMI)) und/oder Steuerungs-Überwachungs- und Datenerfassungs-Einheit (Superisory Control and Data Aquisition (SCADA)) eines Steuerungssystems (CA) und Laden der Komponenten-Applikationen (CA1, CA2, CA3) in die physischen Komponenten (C1, C2, C3). Um die Leistungsfähigkeit für Komponenten eines virtuellen Steuerungssystems zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Komponenenten-Applikationen (CA1, CA2, CA3) verteilt in einer cloud-basierten Umgebung generiert werden, wobei jede der Komponenten-Applikationen (CA1, CA2, CA3) in einem die physische Komponente (C1, C2, C3) repräsentierenden Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) in der cloud-basierten Umgebung CBE durch Interaktion zwischen den Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) sowie zwischen den Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) und der zugeordneten physischen Komponente (C1, C2, C3) generiert wird.The invention relates to a method for generating and handling component applications (CA1, CA2, CA3) for physical components (C1, C2, C3) such as programmable logic control (PLC), human-machine interface ( Human Machine Interface (HMI)) and / or Control Monitoring and Data Acquisition Unit (SCADA) of a control system (CA) and loading the component applications (CA1, CA2, CA3) in the physical components (C1, C2, C3). In order to improve performance for components of a virtual control system, it is proposed that the component applications (CA1, CA2, CA3) be distributed in a cloud-based environment, with each of the component applications (CA1, CA2, CA3) in a representative of the physical component (C1, C2, C3) representative (RC1, RC2, RC3) in the cloud-based environment CBE by interaction between the representatives (RC1, RC2, RC3) and between the representatives (RC1, RC2, RC3) and the associated physical component (C1, C2, C3) is generated.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Generierung und Handhabung von Applikationen für physische Komponenten eines Steuerungssystems nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for generating and handling applications for physical components of a control system according to the preamble of claim 1.

Üblicherweise erfolgt die Generierung einer Applikation wie Steuerungskonfiguration und deren Logik zentral auf einer Arbeitsstation wie Personal-Computer. Dies gilt auch dann, wenn die Planung, der Entwurf und/oder die Aktualisierung einer Applikation wie Steuerungs-Applikation auf mehreren Arbeitsstationen verteilt durchgeführt wurde.Typically, the generation of an application such as control configuration and its logic is done centrally on a workstation such as personal computer. This also applies if the planning, design and / or updating of an application, such as a control application, has been carried out on several workstations.

Die resultierende Applikation wird sodann durch die zentrale Arbeitsstation wie Personal-Computer generiert. Aufgrund der Notwendigkeit der Berechnung der zu kommunizierenden Datenmengen, deren Relation wie z. B. Handhabung von Cross-Referenzen sowie die Anzahl von notwendigen Kommunikationspfaden für Daten und der Verteilung der gesamten Systemkonfiguration und Logik auf die zugehörigen physischen Steuerungssystemkomponenten wie z. B. PLC (Programmable Logic Control), HMI (Human Machine Interface) und SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition), hat das bekannte Verfahren bzw. System nur eine geringe Leistungsfähigkeit, Skalierbarkeit und Ausfallsicherheit, sobald die zentrale Arbeitsstation gestört oder eingeschränkt zugreifbar ist.The resulting application is then generated by the central workstation such as personal computer. Due to the necessity of calculating the amount of data to be communicated whose relation such. B. handling of cross-references as well as the number of necessary communication paths for data and the distribution of the entire system configuration and logic to the associated physical control system components such. As PLC (Programmable Logic Control), HMI (Human Machine Interface) and SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), the known method or system has low performance, scalability and reliability, as soon as the central workstation is disturbed or restricted access ,

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Leistungsfähigkeit der Generierung und Handhabung von Applikationen für Komponenten eines verteilten Steuerungssystems verbessert wird.Based on this, the object of the present invention is to refine a method of the type mentioned at the outset in such a way that the performance of the generation and handling of applications for components of a distributed control system is improved.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Komponenten-Applikationen verteilt in einer cloud-basierten Umgebung generiert werden, wobei jede der Komponenten-Applikationen in einem die physische Komponente repräsentierenden Repräsentanten in der cloud-basierten Umgebung durch Interaktion zwischen den Repräsentanten sowie zwischen den Repräsentanten und der zugeordneten physischen Komponente generiert wird.The object is achieved according to the invention in that the component applications are generated distributed in a cloud-based environment, wherein each of the component applications in a representative representing the physical component in the cloud-based environment through interaction between the representatives as well as between the representatives and the associated physical component is generated.

Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise ist vorgesehen, dass die Interaktion zwischen den Repräsentanten sowie zwischen den Repräsentanten und den zugehörigen physikalischen Komponenten durch Service-Level-Agreements (SLAs) gesteuert wird.According to a preferred procedure, it is provided that the interaction between the representatives as well as between the representatives and the associated physical components is controlled by service level agreements (SLAs).

Somit besteht die Möglichkeit, dass die Interaktion zwischen den Repräsentanten sowie zwischen den Repräsentanten und den zugehörigen physischen Komponenten durch die Service-Level-Agreements aktivierbar oder deaktivierbar ist.Thus, there is the possibility that the interaction between the representatives and between the representatives and the associated physical components can be activated or deactivated by the service level agreements.

Auch die Generierung der Komponenten-Applikationen ist in einem Repräsentanten durch Service-Level-Agreements aktivierbar oder deaktivierbar.The generation of the component applications can also be activated or deactivated in a representative by service level agreements.

Des Weiteren zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Generierung einer Komponenten-Applikation innerhalb des zugehörigen Repräsentanten durch ein Service-Level-Agreement überprüft wird oder überprüft werden kann.Furthermore, the invention is characterized in that the generation of a component application within the associated representative is checked by a service level agreement or can be checked.

Über die Service-Level-Agreements wird weiterhin die Möglichkeit eröffnet, dass die Generierung der Komponenten-Applikationen bezogen auf die physische Komponente oder die Übertragung von generierten Daten auf die physische Komponente überprüft werden kann.The Service Level Agreements continue to provide the ability to verify the generation of component applications relative to the physical component or the transfer of generated data to the physical component.

Vorzugsweise umfasst die Interaktion zwischen den Repräsentanten die Definition und den Vergleich von Parametern, den Entwurf von Steuerungs-Strategien sowie die Visualisierung von Steuerungs-Logik.Preferably, the interaction between the representatives includes the definition and comparison of parameters, the design of control strategies, and the visualization of control logic.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Nutzung der generierten Komponenten-Applikationen durch Vergabe von Nutzerrechten bezüglich Funktionsumfang und Datenzugriff gesteuert wird.Another preferred embodiment of the method is characterized in that the use of the generated component applications is controlled by assigning user rights with regard to the scope of functions and data access.

Die generierten Komponenten-Applikationen können unter Berücksichtigung der Service-Level-Agreements mittels der physischen Komponente in Form der Steuerungs-Überwachungs- und Datenerfassungs-Einheit auf die weiteren Komponenten des Steuerungssystems verteilt werden.The generated component applications can be distributed to the other components of the control system, taking account of the service level agreements by means of the physical component in the form of the control monitoring and data acquisition unit.

Vorzugsweise umfasst die Generierung einer Komponenten-Applikation folgende Verfahrensschritte:

  • – Anfrage/Überprüfung eines Service-Level-Agreements zur Generierung einer Komponenten-Applikation zwischen den Repräsentanten,
  • – Interaktion zwischen den Repräsentanten auf Basis von Web-Services,
  • – Generierung einer Komponenten-Applikation in dem Repräsentanten, wobei die Generierung durch eine interne Service-Level-Agreement-Einheit des jeweiligen Repräsentanten überprüft wird,
  • – Verteilung der Komponenten-Applikation auf die zugeordnete physische Komponente, wobei zuvor gegebenenfalls durch die Service-Level-Agreement-Einheit eine Überprüfung durchgeführt wird.
The generation of a component application preferably comprises the following method steps:
  • - request / verification of a service level agreement for the generation of a component application between the representatives,
  • - interaction between representatives based on web services,
  • Generation of a component application in the representative, the generation being checked by an internal service level agreement unit of the respective representative,
  • - Distribution of the component application to the assigned physical component, whereby a check may be performed beforehand by the service level agreement unit.

Zusammenfassend zeichnet sich die Erfindung durch folgende Merkmale aus:

  • – die Generierung von Applikationen wird auf verschiedene Komponenten einer cloud-basierten Umgebung verteilt,
  • – die verteilte Generierung erfolgt über die cloud-basierte Umgebung,
  • – die cloud-basierte Infrastruktur hosted Repräsentanten wie Software-Tools der physischen Komponenten, durch die die zugehörigen physischen Komponenten des zu generierenden Steuerungssystems wie PLC, HMI, SCADA repräsentiert werden,
  • – die verteilte Generierung der spezifischen Applikationen wie Steuerungs-Applikation, HMI-Applikation, SCADA-Applikation wird durch eine Interaktion der Repräsentanten ausgeführt,
  • – die verteilte Generierung der spezifischen Applikationen bzw. Teil-Applikationen ist mit spezifischen Service-Level-Agreements (SLAs) verknüpft,
  • – jede Generierung einer spezifischen Applikation wird durch ein vorgegebenes Service-Level-Agreement gesteuert wie z. B. aktiviert oder deaktiviert,
  • – jede Generierung einer spezifischen Applikation innerhalb der hostenden cloud-basierten Umgebung wird durch ein Service-Level-Agreement überprüft und
  • – jede spezifische Generierung bezogen auf eine physische Komponente wie z. B. PLC oder die Übertragung von generierten Daten auf diese physische Komponente durch ein Service-Level-Agreement überprüft werden.
In summary, the invention is characterized by the following features:
  • - the generation of applications is distributed to different components of a cloud-based environment,
  • Distributed generation is via the cloud-based environment,
  • The cloud-based infrastructure hosts representatives such as software tools of the physical components, which represent the associated physical components of the control system to be generated, such as PLC, HMI, SCADA,
  • - the distributed generation of the specific applications such as control application, HMI application, SCADA application is performed by an interaction of the representatives,
  • - the distributed generation of the specific applications or sub-applications is linked to specific service-level agreements (SLAs),
  • - Each generation of a specific application is controlled by a given service level agreement such. B. activated or deactivated,
  • Each generation of a specific application within the hosting cloud-based environment is checked by a service level agreement and
  • - any specific generation related to a physical component such as B. PLC or the transmission of generated data to this physical component through a service-level agreement to be checked.

Gegenüber dem Stand der Technik wird eine höhere Leistungsfähigkeit, Skalierbarkeit und Verfügbarkeit erreicht, insbesondere wird die Zeit zur Generierung oder zum Aktualisieren von Konfigurations- und/oder Anwendungsdaten und zur Verteilung dieser Daten auf die zugehörigen physischen Komponenten des Systems reduziert. Dies wird durch die Verlagerung der ehemals zentralisierten Generierung von Applikationen für PLCs, HMIs, SCADAs in verteilte Repräsentanten, welche über die cloud-basierte Umgebung interagieren, erreicht. Durch die Steuerung der Kommunikation zwischen den Repräsentanten untereinander und/oder zwischen den Repräsentanten und den physischen Komponenten mittels Service-Level-Agreements wird eine Service-Level-Agreement-Management-Fähigkeit während der Planungs- und Entwurfs-Phase, der Inbetriebnahme-Phase und/oder der Ausführungsphase zur Verfügung gestellt.Greater performance, scalability, and availability are achieved over the prior art, and in particular, the time to generate or update configuration and / or application data and distribute that data to the associated physical components of the system is reduced. This is achieved by shifting the formerly centralized generation of applications for PLCs, HMIs, SCADAs into distributed representatives that interact through the cloud-based environment. By controlling the communication between the representatives among themselves and / or between the representatives and the physical components through service-level agreements, a service level agreement management capability is developed during the planning and design phase, the commissioning phase and / or the execution phase provided.

Aufgrund der cloud-basierten Infrastruktur wird eine verbesserte Skalierbarkeit des Systems erreicht.The cloud-based infrastructure improves the scalability of the system.

Als besonderer Vorteil ist zu erwähnen, dass eine Interaktion wie z. B. Datentransfer zwischen den Repräsentanten sowie von oder zu physischen Komponenten, z. B. der Generierung einer PLC-Applikation, mit einem Service-Level-Agreement verknüpft ist.A particular advantage is to mention that an interaction such. B. Data transfer between the representatives as well as from or to physical components, eg. As the generation of a PLC application, is linked to a service-level agreement.

Interaktionen zwischen Repräsentanten, um z. B. Applikationsdaten zu generieren oder zu aktualisieren, basieren somit auf Service-Level-Agreements, um bestimmte Funktionen während der Design-Phase oder Betriebs-Phase (zur Laufzeit) zu aktivieren/deaktivieren. Somit kann die Nutzung der generierten Applikation durch Vergabe von Nutzerrechten bzgl. Funktionsumfang, Datenmengen und Zugriff gesteuert werden und eine nutzungsbasierte Abrechnung von Dienstleistungen im Zusammenhang mit der Generierung erfolgen.Interactions between representatives to For example, generating or updating application data is based on service-level agreements to enable / disable certain features during the design phase or during the operational phase (at runtime). Thus, the use of the generated application can be controlled by assigning user rights regarding the scope of functions, data volumes and access, and a usage-based billing of services in connection with the generation.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further details, advantages and features of the invention will become apparent not only from the claims, the features to be taken from them - alone and / or in combination - but also from the following description of preferred embodiments.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Steuerungssystems und dessen Repräsentanten in einer cloud-basierten Umgebung, 1 a schematic representation of a control system and its representatives in a cloud-based environment,

2 eine schematische Darstellung der verteilten Generierung einer Steuerungs-Applikation, 2 a schematic representation of the distributed generation of a control application,

3 eine schematische Darstellung der Implementierung eines Repräsentanten bzw. eines Objektes in der cloud-basierten Umgebung, 3 a schematic representation of the implementation of a representative or an object in the cloud-based environment,

4 eine schematisch Darstellung der Kommunikation zwischen Repräsentanten bzw. Objekten und 4 a schematic representation of the communication between representatives or objects and

5 eine schematische Darstellung der Definition und des Aufrufs von Service-Level-Agreements (SLAs). 5 a schematic representation of the definition and invocation of Service Level Agreements (SLAs).

1 zeigt schematisch ein typisches Steuerungssystem CS, umfassend ein Netzwerk N zur Verbindung von Komponenten C1, C2, C3 des Steuerungssystems. Die Komponenten C1, C2, C3 können als programmierbare Logik-Controller (Programmable Logic Controller (PLC)), Mensch-Maschine-Interface (Human Machine Interface (HMI)), und/oder Steuerungs-Überwachungs- und Datenerfassungs-Einheit (Supervisory Control and Data Aquisition (SCADA)) ausgebildet sein. 1 schematically shows a typical control system CS, comprising a network N for connection of components C1, C2, C3 of the control system. The components C1, C2, C3 may be implemented as Programmable Logic Controllers (PLC), Human Machine Interface (HMI), and / or Control Monitoring and Data Acquisition Units (Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)).

Jede physische Komponente C1, C3, C3 des Steuerungssystems CS ist in der cloud-basierten Umgebung CBE durch einen Repräsentanten RC1, RC1, RC3 repräsentiert. Die Repräsentanten RC1, RC2, RC3 in Form von Software-Bausteinen werden auf Hardware-Komponenten CU1, CU2, CU3 der cloud-basierten Umgebung gehostet. Mittels Interaktion zwischen den verteilten Repräsentanten innerhalb der cloud-basierten Umgebung CBE erfolgt eine verteilte Generierung von Komponenten-Applikationen CA1, CA2, CA3 wie PLC- bzw. Steuerungs-Applikation CA1, HMI-Applikation CA2 sowie SCADA-Applikation CA3 für die zugehörigen Komponenten C1, C2, C3.Each physical component C1, C3, C3 of the control system CS is represented in the cloud-based environment CBE by a representative RC1, RC1, RC3. The representatives RC1, RC2, RC3 in the form of software modules are based on hardware components CU1, CU2, CU3 of the hosted cloud-based environment. By means of interaction between the distributed representatives within the cloud-based environment CBE, a distributed generation of component applications CA1, CA2, CA3, such as PLC application or control application CA1, HMI application CA2 and SCADA application CA3, takes place for the associated components C1 , C2, C3.

Sowohl die Kommunikation zwischen den Repräsentanten RC1, RC2, RC3 zur Generierung der Applikationen CA1, CA2, CA3 als auch die Kommunikation der Repräsentanten RC1, RC2, RC3 mit den zugehörigen physischen Komponenten C1, C2, C3 kann über spezifische Service-Level-Agreements SLA1, SLA2, SLA3 gesteuert werden.Both the communication between the representatives RC1, RC2, RC3 for generating the applications CA1, CA2, CA3 as well as the communication of the representatives RC1, RC2, RC3 with the associated physical components C1, C2, C3, via specific service level agreements SLA1 , SLA2, SLA3 are controlled.

2 zeigt rein schematisch die verteilte Generierung der Applikationen CA1, CA2, CA3 am Beispiel der in der cloud-basierten Umgebung CBE gehosteten Repräsentanten RC1, RC2, RC3. 2 shows purely schematically the distributed generation of the applications CA1, CA2, CA3 using the example of the representatives in the cloud-based environment CBE representatives RC1, RC2, RC3.

Die cloud-basierte Umgebung CBE kann als Verbund örtlich verteilter Computereinheiten CU1, CU2, CU3 interpretiert werden, die über ein Netzwerk NU kommunizieren können.The cloud-based environment CBE can be interpreted as a composite of locally distributed computer units CU1, CU2, CU3 that can communicate over a network NU.

Die Computereinheiten CU1, CU2, CU3 hosten die Repräsentanten RC1, RC2, RC3 der Komponenten C1, C2, C3 in Form von entsprechenden Software-Tools.The computer units CU1, CU2, CU3 host the representatives RC1, RC2, RC3 of the components C1, C2, C3 in the form of corresponding software tools.

Durch Interaktion der Komponenten C1, C2, C3 mit den jeweiligen Repräsentanten RC1, RC2, RC3 sowie durch Interaktion zwischen den Repräsentanten RC1, RC2, RC3 über das Netzwerk NU der cloud-basierten Umgebung CBE werden in diesen die Applikationen CA1, CA2, CA3 generiert.By interaction of the components C1, C2, C3 with the respective representatives RC1, RC2, RC3 and by interaction between the representatives RC1, RC2, RC3 via the network NU of the cloud-based environment CBE, the applications CA1, CA2, CA3 are generated in these ,

Der Transfer der Applikationen CA1, CA2, CA3 zu den physischen Komponenten C1, C2, C3 sowie die Kommunikation zwischen den Repräsentanten RC1, RC2, RC3 zur Generierung der Applikationen CA1, CA2, CA3 wird über spezifische Service-Level-Agreements SLA1, SLA2, SLA3 bzw. RSLA1, RSLA2, RSLA3 gesteuert. Ferner besteht die Möglichkeit, die generierten Applikationen CA1, CA2, CA3 unter Berücksichtigung des Service-Level-Agreements SLA3 mittels der physischen Komponente C3 wie SCADA zu verteilen.The transfer of the applications CA1, CA2, CA3 to the physical components C1, C2, C3 and the communication between the representatives RC1, RC2, RC3 for the generation of the applications CA1, CA2, CA3 is performed via specific service level agreements SLA1, SLA2, SLA3 or RSLA1, RSLA2, RSLA3 controlled. Furthermore, it is possible to distribute the generated applications CA1, CA2, CA3 in consideration of the service level agreement SLA3 by means of the physical component C3 such as SCADA.

3 zeigt rein schematisch eine Instanz des Repräsentanten RC3 und dessen Implementierung in der cloud-basierten Umgebung CBE. 3 shows purely schematically an instance of the representative RC3 and its implementation in the cloud-based environment CBE.

Die Instanz des Repräsentanten RC3 umfasst Objekt-Repräsentanten wie eine Kommunikations-Parameter-Generierungseinheit GCOMU zur Generierung von Kommunikations-Parametern, eine Applikations-Logik-Generierungseinheit GLU zur Generierung von Applikations-Logik, eine Konfigurations-Informations-Generierungseinheit GCONFU zur Generierung von Konfigurations-Information sowie eine Verteilungseinheit DEPU zur Verteilung der generierten Information zu den physischen Komponenten C1, C2, C3.The instance of the representative RC3 comprises object representatives such as a communication parameter generation unit GCOMU for generating communication parameters, an application logic generation unit GLU for generating application logic, a configuration information generation unit GCONFU for generating configuration parameters. Information as well as a distribution unit DEPU for distribution of the generated information to the physical components C1, C2, C3.

Ferner ist eine Service-Level-Applikations-Einheit SLAU vorgesehen, in der Service-Level-Agreements für das Generieren der Steuerungs-Applikation CA definiert und überprüft werden. Die Service-Level-Agreement-Einheit SLAU ist des Weiteren für die Interaktion der Objekt-Repräsentanten GCOMU, GLU, GCONFU, DEPU und SLAU innerhalb des Repräsentanten RC3 sowie für die Interaktion mit anderen Repräsentanten RC1, RC2 sowie zur Verteilung der generierten Teil-Applikationen zuständig. Über die Service-Level-Agreement-Einheit SLAU wird somit die Interaktion innerhalb des Repräsentanten bzw. des Objekts RC1, RC2, RC3 und/oder außerhalb zu den physischen Komponenten C1, C2, C3 definiert und geprüft.Furthermore, a service level application unit SLAU is provided, in which service level agreements for generating the control application CA are defined and checked. The service level agreement unit SLAU is also responsible for the interaction of the object representatives GCOMU, GLU, GCONFU, DEPU and SLAU within the representative RC3 as well as for the interaction with other representatives RC1, RC2 and for the distribution of the generated sub-applications responsible. The interaction within the representative or the object RC1, RC2, RC3 and / or outside to the physical components C1, C2, C3 is thus defined and checked via the service level agreement unit SLAU.

Die Kommunikation erfolgt über einen einheitlichen Identifikator für Ressourcen URI (Uniform Ressource Identifier), der aus einer Zeichenfolge besteht, die zur Adressierung/Identifikation einer abstrakten oder physischen Ressource dient. URIs werden hier zur Bezeichnung von Web-Service Endpunkten eingesetzt.The communication takes place via a uniform identifier for resources URI (Uniform Resource Identifier), which consists of a string that is used to address / identify an abstract or physical resource. URIs are used here to designate web service endpoints.

4 zeigt rein schematisch eine Kommunikation zwischen den Repräsentanten bzw. Objekten RC1 und RC2 bei der verteilten Generierung einer Steuerungs-Applikation. In einem ersten Schritt S1 erfolgt eine Anfrage/Überprüfung eines Service-Level-Agreements SLA1 für die Generierung einer Steuerungs-Applikation zwischen den Objekten RC1, RC2. Sofern die individuelle Generierung erlaubt ist, erfolgt in einem Schritt S2 eine Interaktion zwischen den Repräsentanten bzw. Objekten RC1, RC2 auf Basis von Web-Services. Sodann wird in einem Schritt S2 jeweils eine interne Abarbeitung in Form einer Generierung einer Teil-Applikation durchgeführt, wobei die Generierung durch die interne Service-Level-Agreement-Einheit SLAU des jeweiligen Objektes/Repräsentanten RC1 bzw. RC2 überprüft wird. 4 shows purely schematically a communication between the representatives or objects RC1 and RC2 in the distributed generation of a control application. In a first step S1, a request / check of a service level agreement SLA1 for the generation of a control application between the objects RC1, RC2 takes place. If the individual generation is allowed, in a step S2 an interaction takes place between the representatives or objects RC1, RC2 on the basis of web services. Then, in each case, an internal processing in the form of a generation of a partial application is carried out in a step S2, wherein the generation is checked by the internal service level agreement unit SLAU of the respective object / representative RC1 or RC2.

Nach Abschluss der Generierung der Teil-Applikationen erfolgt sodann im Schritt S4 eine Verteilung der Applikationen CA1, CA2, CA3 zu den physischen Komponenten C1, C2, C3, wobei zuvor durch die Service-Level-Agreement-Einheit SLAU eine SLA-Prüfung durchgeführt wird.After completion of the generation of the sub-applications, a distribution of the applications CA1, CA2, CA3 to the physical components C1, C2, C3 then ensues in step S4, wherein an SLA check is previously carried out by the service level agreement unit SLAU ,

Die Definition und der Aufruf von Service-Level-Agreements SLA1, SLA2, SLA3 sind in den 5a und 5b schematisch erläutert.The definition and the call of service level agreements SLA1, SLA2, SLA3 are in the 5a and 5b schematically explained.

Das Service-Level-Agreement ist als eine Vereinbarung zwischen einem Anwender A und einem Provider P definiert.The service level agreement is defined as an agreement between a user A and a provider P.

Die Service-Level-Agreements werden über Web-Services WS zu den einzelnen Objekten bzw. Repräsentanten RC1, RC2, RC3 übertragen. Eine Anfrage bzw. Überprüfung der Service-Level-Agreements SLA1, SLA2, SLA3 erfolgt sodann in den jeweiligen Service-Level-Agreement-Einheiten SLAU der Repräsentanten RC1, RC2, RC3.The service level agreements are transmitted via web services WS to the individual objects or representatives RC1, RC2, RC3. A request or check of the service level agreements SLA1, SLA2, SLA3 then ensues in the respective service level agreement units SLAU of the representatives RC1, RC2, RC3.

Hierzu ist anzumerken, dass Service-Level-Agreements SLA2, SLA2, SLA3 jederzeit geändert und über entsprechende Web-Services WS verteilt werden können. Wird ein Service-Level-Agreement SLA1, SLA2, SLA3 beim Generieren bzw. Verteilen der Steuerung-Applikation bzw. Steuerungs-Teil-Applikation verletzt, so erfolgt eine Benachrichtigung des Anwenders, der dann für die Bereitstellung erweiterter Service-Level Agreements (SLAs) sorgen kann.It should be noted that SLA2, SLA2, SLA3 service level agreements can be changed at any time and distributed via corresponding Web services WS. If a SLA1, SLA2, SLA3 service level agreement is violated when the control application or control sub-application is generated or distributed, the user is notified, who then uses it to provide extended service-level agreements (SLAs). can provide.

Nachfolgend sind Beispiele zu Service-Level-Agreements angegeben:
SLA1: „maximal 100 I/O-Punkte dürften generiert werden”.
SLA2: „wenn mehr als 100 MB Daten generiert werden, werden 15% höhere Service-Gebühren erhoben”
SLA3: „SCADA und PLC1 und PLC2 dürfen nur gelesen werden”
SLA4: „SCADA und PLC3 und PLC4 dürfen gelesen und konfiguriert werden”.
SLA5: „PLC4 darf nur mit PLC1 kommunizieren”The following are examples of service level agreements:
SLA1: "a maximum of 100 I / O points should be generated".
SLA2: "If more than 100 MB of data is generated, 15% higher service fees will be charged"
SLA3: "SCADA and PLC1 and PLC2 may only be read"
SLA4: "SCADA and PLC3 and PLC4 may be read and configured".
SLA5: "PLC4 may only communicate with PLC1"

Aufgrund der Definition der einzelnen Service-Level-Agreements SLA1...SLA5 kann die Art der Nutzung des Steuerungssystems innerhalb der cloud-basierten Umgebung CBE und die Interaktionen mit physischen Komponenten durch den Anwender gesteuert bzw. leistungsbezogen ermittelt und abgerechnet werden.Due to the definition of the individual service level agreements SLA1... SLA5, the type of use of the control system within the cloud-based environment CBE and the interactions with physical components can be controlled or billed by the user.

Unter dem Begriff „verteiltes Generieren” wird die Interaktion zwischen den Repräsentanten der physischen Komponenten in der cloud-basierten Umgebung verstanden, wobei ein Vergleich zwischen Parametern des einen Repräsentanten mit Parametern eines anderen Repräsentanten erfolgt. In diesem Zusammenhang werden auch sogenannte Cross-Referenz-Tabellen erzeugt, denen Variablen zugeordnet werden bzw. eine Logik eingeschrieben bzw. ausgelesen werden kann.The term "distributed generation" is understood to mean the interaction between the representatives of the physical components in the cloud-based environment, with a comparison between parameters of one representative and parameters of another representative. In this context, so-called cross-reference tables are generated to which variables are assigned or a logic can be written or read.

Die Interaktion zwischen den Repräsentanten beinhaltet auch die Definition von Parametern, den Entwurf von Steuerungs-Strategien, die Visualisierung einer Steuerungs-Logik sowie die Kompilierung der Applikation bzw. des Programms und anschließendes Laden der generierten Applikationen in die zugehörigen physischen Komponenten.The interaction between the representatives also includes the definition of parameters, the design of control strategies, the visualization of a control logic and the compilation of the application or program, and then loading the generated applications into the corresponding physical components.

Claims (12)

Verfahren zur Generierung und Handhabung von Komponenten-Applikationen (CA1, CA2, CA3) für physische Komponenten (C1, C2, C3) wie programmierbare Steuerung (Programmable Logic Control (PLC)), Mensch-Maschine-Interface (Human Machine Interface (HMI)) und/oder Steuerungs-Überwachungs- und Datenerfassungs-Einheit (Supervisory Control and Data Aquisition (SCADA)) eines Steuerungssystems (CA) und Laden der Komponenten-Applikationen (CA1, CA2, CA3) in die physischen Komponenten (C1, C2, C3) dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten-Applikationen (CA1, CA2, CA3) verteilt in einer cloud-basierten Umgebung generiert werden, wobei jede der Komponenten-Applikationen (CA1, CA2, CA3) in einem die physische Komponente (C1, C2, C3) repräsentierenden Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) in der cloud-basierten Umgebung CBE durch Interaktion zwischen den Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) sowie zwischen den Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) und der zugeordneten physischen Komponente (C1, C2, C3) generiert wird.Method for the generation and handling of component applications (CA1, CA2, CA3) for physical components (C1, C2, C3) such as programmable logic control (PLC), human-machine interface (HMI) ) and / or supervisory control and data acquisition (SCADA) unit of a control system (CA) and loading the component applications (CA1, CA2, CA3) into the physical components (C1, C2, C3 ) characterized in that the component applications (CA1, CA2, CA3) are generated distributed in a cloud-based environment, each of the component applications (CA1, CA2, CA3) being in a physical component (C1, C2, C3 Representative representatives (RC1, RC2, RC3) in the cloud-based environment CBE by interaction between the representatives (RC1, RC2, RC3) and between the representatives (RC1, RC2, RC3) and the associated physical component (C1, C2, C3) generated becomes. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Interaktion zwischen den Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) sowie zwischen den Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) und den zugehörigen physikalischen Komponenten (C1, C2, C3) durch Service-Level-Agreements (SLA) gesteuert wird.A method according to claim 1, characterized in that the interaction between the representatives (RC1, RC2, RC3) and between the representatives (RC1, RC2, RC3) and the associated physical components (C1, C2, C3) by service level agreements (SLA) is controlled. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Interaktion zwischen den Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) sowie zwischen den Repräsentanten und den zugehörigen physischen Komponenten (C1, C2, C3) durch die Service-Level-Agreements (SLA) aktivierbar oder deaktivierbar ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the interaction between the representatives (RC1, RC2, RC3) as well as between the representatives and the associated physical components (C1, C2, C3) by the service level agreements (SLA) can be activated or deactivated. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Generierung der Komponenten-Applikationen in einem Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) durch die Service-Level-Agreements (SLA) aktivierbar oder deaktivierbar ist.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the generation of the component applications in a representative (RC1, RC2, RC3) can be activated or deactivated by the service level agreements (SLA). Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Generierung der Komponenten-Applikation (CA1, CA2, CA3) innerhalb des Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) durch das Service-Level-Agreement (SLA) überprüft wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the generation of the component application (CA1, CA2, CA3) within the representative (RC1, RC2, RC3) is checked by the service level agreement (SLA). Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Generierung der Komponenten-Applikation (CA1, CA2, CA3) bezogen auf die physische Komponente (C1, C2, C3) oder die Übertragung von generierten Daten auf die physische Komponente (C1, C2, C3) durch das Service-Level-Agreement (SLA) überprüft wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the generation of the component application (CA1, CA2, CA3) relative to the physical component (C1, C2, C3) or the transmission of generated data to the physical component (C1, C2, C3) is checked by the service level agreement (SLA). Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Interaktion zwischen den Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) die Definition und den Vergleich von Parametern, den Entwurf von Steuerungs-Strategien sowie die Visualisierung von Steuerungs-Logik umfasst.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the interaction between the representatives (RC1, RC2, RC3) comprises the definition and comparison of parameters, the design of control strategies and the visualization of control logic. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nutzung der generierten Komponenten-Applikationen durch Vergabe von Nutzerrechten bezüglich Funktionsumfang und Datenzugriff gesteuert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the use of the generated component applications is controlled by assigning user rights in terms of functionality and data access. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) in Form von Software-Bausteinen auf zumindest einer Hardware-Komponente (CU1, CU2, CU3) der cloud-basierten Umgebung gehostet werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the representatives (RC1, RC2, RC3) are hosted in the form of software modules on at least one hardware component (CU1, CU2, CU3) of the cloud-based environment. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die generierten Komponenten-Applikationen (CA1, CA2, CA3) unter Berücksichtigung des Service-Level-Agreements (SLA) mittels der physischen Komponente (C3) in Form der Steuerungs-Überwachungs- und Datenerfassungs-Einheit auf die weiteren Komponenten (C1, C2) des Steuerungssystems verteilt werden.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the generated component applications (CA1, CA2, CA3) taking into account the service level agreement (SLA) by means of the physical component (C3) in the form of the control monitoring and Data collection unit to the other components (C1, C2) of the control system are distributed. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Interaktion zwischen dem Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) über einen einheitlichen Identifikator für Ressourcen (Uniform Ressource Identifier (URI)) erfolgt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the interaction between the representative (RC1, RC2, RC3) takes place via a uniform identifier for resources (Uniform Resource Identifier (URI)). Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Generierung einer Komponenten-Applikation (CA1, CA2, CA3) folgende Verfahrensschritte umfasst: – Anfrage/Überprüfung eines Service-Level-Agreements (SLA) zur Generierung einer Komponenten-Applikation (CA1, CA2, CA3) zwischen den Repräsentanten (RC1, RC2, RC3), – Interaktion zwischen den Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) auf der Basis von Web-Services (WS), – Generierung einer Komponenten-Applikation (CA1, CA2, CA3) in dem Repräsentanten (RC1, RC2, RC3), wobei die Generierung durch eine interne Service-Level-Agreement-Einheit (SLAU) des jeweiligen Repräsentanten (RC1, RC2, RC3) überprüft wird, – Verteilung der Komponenten-Applikation (CA1, CA2, CA3) zu der zugeordneten physischen Komponente (C1, C2, C3), wobei zuvor gegebenenfalls durch die Service-Level-Agreement-Einheit (SLAU) eine Überprüfung durchgeführt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized, the generation of a component application (CA1, CA2, CA3) comprises the following method steps: Request / verification of a service level agreement (SLA) for the generation of a component application (CA1, CA2, CA3) between the representatives (RC1, RC2, RC3), Interaction between the representatives (RC1, RC2, RC3) on the basis of web services (WS), Generation of a component application (CA1, CA2, CA3) in the representative (RC1, RC2, RC3), the generation being performed by an internal service level agreement unit (SLAU) of the respective representative (RC1, RC2, RC3) is checked - Distribution of the component application (CA1, CA2, CA3) to the associated physical component (C1, C2, C3), wherein previously possibly by the service level agreement unit (SLAU) a check is performed.
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